國際化大地學綜合野外實習課程建設與實踐

王博　胡文瑄　舒良樹

摘 要：進入21世紀以來，隨著地球系統科學的迅速發展，新時代地質學人才培養需盡快適應地球系統科學的學術前沿和滿足經濟社會發展的重大需求，開展針對性的課程優化和教學模式改革。本文基于地球系統科學理念，以地質學人才培養中關鍵的野外教學為視角，分析了傳統地質學野外教學存在的問題和面臨的挑戰，提出了國際化大地學綜合野外實習的教學目標，以南京大學中法阿爾卑斯和中美新西蘭聯合野外教學實習為例，介紹了國際化大地學綜合野外實習的內容設計和教學方式，旨在探索和實踐地球系統科學時代新型地質學拔尖人才培養的新模式。

關鍵詞：地球系統科學；大地學綜合野外實習；國際化實習基地；課程建設

進入21世紀以來，地質學的發展已經進入地球系統科學時代，地質學人才培養的目標和任務發生了重大改變。在地球系統科學時代，新型地質學人才需具有全球化視野，具備解決全球性基礎科學問題的能力，能夠應對人類可持續發展面臨的能源危機、資源短缺、氣候環境惡化等復雜挑戰。南京大學“三三制”本科人才培養模式的提出和實踐，為解決傳統“三基”教學模式（即注重對學生基礎知識、基本原理和基本技能的培養）所遇到的問題發揮了很好的作用，“大類—專業—多元”三階段和“學術—就業—復合”三條路徑的培養過程，有效拓寬了學生的知識面，也為學生個性化成長創造了機會[1-3]。然而，隨著信息技術的迅猛發展和經濟社會的快速進步，地球系統科學的發展已步入快車道，國家對地質學人才的培養也提出了更高的標準和要求。以專業為特色的地質學教育仍無法適應這種新形勢，難以滿足新時代地質學人才的新需求[4-6]，因而亟須在培養學生全球化視野和解決實際問題的綜合能力方面加大改革力度。

南京大學自2006年起，以培養具備全球性視野，能夠解決綜合性復雜地球系統科學問題的未來領軍人才為宗旨，以大地學聯合野外教學實習為抓手，開啟了新型地質學拔尖創新人才培養體系的探索與實踐，先后與法國奧爾良大學、俄羅斯伊爾庫茨克大學、美國戴頓大學等開展長期穩定合作，建設了多個境內外國際化聯合實習基地。本文在分析傳統地質學野外教學在地球系統科學時代所面臨挑戰的基礎上，明確了國際化大地學聯合野外教學的目標，并以中法阿爾卑斯和中美新西蘭大地學聯合實習為例，介紹了基于地球系統科學理念的大地學聯合實習的內容設計和教學實踐，旨在與國內地質教育同行交流，共同探究地球系統科學時代新型地質學拔尖人才培養的模式。

一、傳統地質學野外實習面臨的問題和挑戰

1．學生視野不開闊，思維不完整

傳統的地質學野外實習，其教學素材通常受限于特定的區域地質資源，內容和教學目的總體上圍繞區域性地質問題而設計，缺乏跨越時空界限的全球性對比，對具有全球普遍性的經典地質問題、地球內外圈層相互作用的系統科學問題，以及不同時間和空間尺度地質過程的演變性地質現象涉獵不夠，導致學生的學術視野不夠開闊，對全球變化、生物多樣性演變、地球動力系統演化過程的時空差異性等基礎科學問題，缺乏全局性和完整性思維的訓練，難以適應地球系統科學背景下的地質學發展和社會需要[7]。研究型和綜合性大學培養的地質學本科生，要符合國家對新時代地質學人才的更高標準，成長為領軍型拔尖人才[1， 8]，就必然需要打開其全球化和前瞻性學術視野，培養其主動思考全球性基本科學問題的思維習慣，使其能夠始終站在地質學發展的學術前沿，面向地球系統科學的未來發展方向，這是當前地質學實踐教學所面臨的難題和重點改革方向。

2．知識應用能力不足，問題意識不強

以往的地質學專業教育以培養專業技術型人才為目標，野外實踐通常采用灌輸式教學，注重知識的單向傳授，立足于學生認識典型的地質現象，掌握野外工作技能和工作方法，但在熟練運用專業知識解決實際問題方面，缺乏科學的邏輯思維，這一問題至今沒能得到完全解決[9-10]。一方面，這不利于學生確立明確的學習目的和自己未來的發展方向，大大影響了自主學習的積極性，也限制了學生分析復雜問題并運用專業知識解決問題的綜合能力；另一方面，學生對專業知識“知其然不知其所以然”，不了解知識的形成過程和來源，不善于在野外實踐中捕捉和發現新問題，缺乏提出新問題的意識和創造新知識的動力。新時代的地球科學面臨許多重大挑戰，諸如能源危機、戰略礦產資源的安全供應、地質災害和環境惡化等問題，都需要以問題為導向，培養具有發現問題和解決問題能力的創新性人才，應對人類可持續發展所面臨的復雜地學問題和重大挑戰。

二、國際化大地學綜合野外實習的目標

地質學是一門實踐性非常強的基礎學科，很多經典的地學理論和基本概念都產生于人們對野外地質現象的認知，野外實踐教學不僅是鞏固地質學專業基礎知識、加深理解地質學基本原理、掌握地質學基本技能的重要途徑，更是發現和解決新問題、推動學科不斷發展的關鍵所在[11-12]。為了解決地球系統科學時代地質學野外教學中存在的上述問題和挑戰，需要對傳統的實踐教學模式進行系統性的改革。開展國際化大地學綜合野外實習，是南京大學基于地球系統學科理念的新型地質學拔尖人才培養模式中一項重要的創新舉措，其目的是讓學生在學術視野和思維習慣上突破圈層、區域和時域界限，在知識體系和專業背景方面實現大地學專業的深度融合，引導學生認識經典問題、把握前沿問題、學會解決問題，培養學生的科學素養和學術交流能力，從而全面提升學生的綜合素質。

1．形成開闊的全球性視野和牢固的整體性思維

全球性視野本身就是地球系統科學的基本特征，特別是當前面臨的全球變化、生物多樣性、板塊構造驅動力等前沿性問題，都需要從跨區域、跨國界、跨圈層的全球性視野和整體性思維去認識、去解決。當今科學發展早已進入全球化時代，特別是信息化、數字化等現代技術（如大數據和數字地球等）的發展，正在改變傳統的思維和研究范式，從整體性認識地球成為未來的趨勢。因此，建立全球性視野和整體性思維既是地球系統科學發展的需要，也是新時代高素質地質學人才的基本素養，是培養地質學未來領軍人才的必然要求。

2．構筑寬廣的大地學知識體系和扎實的通識背景

大地學充分融合的通識教育是建立地球系統科學知識框架的前提條件。一方面，在知識結構上，除扎實的數理化基礎學科知識外，還需包括跨越巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈和深空領域的多學科專業知識，將這些知識融會貫通，是新型地質學人才應具備的知識體系和專業背景，也是綜合運用多學科專業知識解決復雜地學問題能力的基本要求。另一方面，在教學內容和素材上，能夠在全球經典綜合性案例的深度剖析中，深刻理解地球不同圈層相互作用及其在不同時空尺度的表現形式，加深理解大地學不同專業之間的有機聯系，達到多學科知識的深度融合與綜合運用的目的，這是成為面向未來，培養具備解決復雜性全球問題能力的高水平復合型人才的必由之路。

3．樹立敏銳的問題觀和持續的創新意識

知識總是在解決客觀實際問題過程中形成和積累起來的，對問題的發現即是創造新知識的開始，因此對專業知識和基本原理的來龍去脈和認知演變過程的介紹和啟迪，是“授人以漁”的主要方式。以全球經典地質問題的提出、認識和解決為引導，以解決人類當前和未來所面臨的全球性、前沿性地學問題為目標，以學會分析問題和解決問題的思路和方法為宗旨，將知識傳授與知識創造有機地結合起來，讓知識不斷延伸和發展，進而形成新的知識體系，使“能夠創新，善于創新”成為新型地質學拔尖人才的重要特質。

4．培養全面的人文素養，提高學術交流能力

在進行知識傳承的同時，一方面注重對學生優秀品德與高尚人格的塑造，在貼近野外大自然、追尋大師科學足跡的過程中培養學生不畏艱辛的堅韌品質和追求真理的科學精神。另一方面，通過與跨專業和國外師生的交流與配合，共同完成實習任務，提高學術交流能力，增強團隊合作意識。將知識技能傳授與健康人格、人文情懷和科學素養的培養密切結合，實現從學會學習到學會做人的跨越，成長為全方位發展的復合型高素質人才，落實“立德樹人”根本任務。

三、國際化大地學綜合野外實習的內容設計

為了實現上述目標，選擇國際上最典型的研究地區作為實踐教學基地，根據不同實習基地的特色和共性，精心設計教學內容（見表1），達到大地學不同專業知識的深度融合、拓寬學生專業知識面、啟迪系統科學思維的目的。

中法（奧爾良大學）聯合開展野外教學的阿爾卑斯山是板塊碰撞和大陸深俯沖研究的圣地，是“推覆構造”“構造窗”“飛來峰”“前陸盆地”和“侏羅式褶皺”等基本概念提出和確立的源頭，出露有超高壓榴輝巖、閃光片巖、復理石、磨拉石、深海軟泥和放射蟲硅質巖、枕狀熔巖、地幔橄欖巖等典型巖石構造單元。在西阿爾卑斯山，沿南北兩條近東西向的往返考察路線，通過分析對比不同巖石構造單元的巖性、時代和構造特征，恢復歐洲和非洲大陸碰撞前的洋陸古地理格局，重建陸陸碰撞過程中巖石變形變質歷史，觀察碰撞造山形成的巨型山脈地貌及其對氣候、河流水系、生物分布和人類活動的影響（見表1）。在理解這些內容的基礎上，學會根據觀測的地質記錄，運用“將今論古”的地質思維和基本地學原理，確定地質作用的性質，學習恢復地球演化歷史的方法，體會地球內部動力學過程與地表作用的相互反饋特征，并了解其內在機理，進而建立地球系統科學的知識體系和思維習慣。

中美（戴頓大學）新西蘭聯合野外教學基地是南半球多板塊和地球內外圈層之間相互作用最為活躍的區域，是理解和研究現今地球系統運行過程的天然試驗場[13]。新西蘭北島主要以發育近代火山和活火山而聞名于世，受太平洋板塊向西俯沖作用的影響，在湯加里羅世界火山地質公園形成了不同時期、各種類型的火山和大量火成巖，塑造了北島現今的地形地貌和生態特征；火山弧的東西兩側分別發育弧前盆地和弧后盆地，形成一系列教科書般的伸展構造與沉積地質現象；弧后巖漿熱液活動給新西蘭帶來了豐富的清潔地熱能源，大量溫泉還是壯麗的地質景觀和旅游資源。澳大利亞板塊向東的俯沖以及與太平洋板塊的斜向碰撞形成了新西蘭南島的巖漿弧和南阿爾卑斯山脈，后者是南半球中緯度山岳冰川和雨影效應的主要原因，南阿爾卑斯大型活動斷裂帶還是地球上已知少有的轉換型板塊邊界；受南半球西風帶和海島地形共同影響，新西蘭的氣候變化也具有獨特性；強烈的洋流和潮汐作用造就了鬼斧神工的海岸地貌。西南太平洋區域快速的板塊匯聚作用在南、北島均產生了頻繁的地震活動，特別是災害性強震，促使新西蘭在建筑和民防工程技術方面領先全球。這些內容都是極為難得的野外教學活素材，直觀而印象深刻。

此外，境外聯合實習不僅是大地學專業融合的野外課堂，在緊張的學習之余，還能夠入鄉隨俗，了解和親身感受當地的風土人情和歷史文化，培養包容性的人文素養，深刻領會和實踐“人類命運共同體”理念，增強“四個自信”，提高科教強國的責任感和使命感，充分挖掘“課程思政”教育素材，落實“立德樹人”根本任務，培養有情懷、有擔當的新時代地質學高素質人才。

四、國際化大地學綜合野外實習的教學模式

通過地質、地理、大氣和生物等專業師生共同開展聯合實踐活動，深入了解和體會巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈之間的相互作用過程，樹立牢固的地球系統科學理念。在國內與國外師生不同教學理念的相互交流、融合過程中，體驗教學理念和文化傳統的多樣性，提高學生的全球化認知。在多個國際化實習基地，與不同國家、不同高校師生的長期穩定合作和實踐過程中，形成了國際化大地學綜合野外實習的“三三三”教學模式，即“三共同”“三部曲”和“三結合”。

“三共同”是指：（1）由中外教師共同制訂實習計劃，共同選擇實習路線和教學內容，共同編寫野外考察指導書，共同建立實習基地。中法阿爾卑斯實習是本教學團隊于2006—2008年多次與法國合作者共同野外踏勘后精心選定的路線和實習內容；中美新西蘭實習基地是由中方與美方教師在前期確定總體路線和內容后，在野外邊實習邊踏勘，經過雙方多次共同實踐后最終確定的。除了實習中精選的教學路線和內容以外，還有更多備用的路線和內容，每次實習會根據學生的專業背景、學習階段和其他客觀因素進行適度調整。（2）野外實習期間由中外教師共同授課，共同輔導，共同考核。根據實習基地教學內容，遴選相應專業的中外教師帶隊實習，在不同的野外教學點，由中外教師根據專業特長共同授課，專業互補，相互交流，相互促進。每日總結時共同點評輔導，實習結束后共同考核學生的表現和實習匯報。

（3）中外學生混合編組，共同完成每天的實習任務，共同匯報實習成果。在中美新西蘭實習中，將學生分為若干小組，每個小組由2名中國學生和2名美國學生組成，他們根據帶隊教師布置的實習任務，自主完成野外觀察、現場測量和記錄總結，一起討論，分工匯報。在這一過程中，學生能夠實質地交流，促進相互了解，并能夠取長補短，互通有無，還能建立跨國友誼，增進文化交流。

“三部曲”是指從實習前的準備，到野外實習過程，再到實習后的總結三個階段，師生都帶著特定的問題，對實習區的教學內容和科學素材進行充分的調研和討論，選擇感興趣的課題進行重點觀察和研究，并根據實際情況開展采樣和室內分析（見圖1）。首先，在實習前的準備階段，帶隊教師組織集中授課，介紹實習總體安排和教學內容，并提出一些預設的研究主題，供學生根據興趣選擇并組成調研小組，分組時根據地球系統科學和大地學聯合實習的要求，對不同專業的學生進行混合編組，確保每個選題都是多學科綜合性的主題。在學生自主調研之后，通過翻轉課堂和小組討論的形式，對實習區的主要科學問題進行深入探討，確定野外實習重點關注的內容和采樣方案等。其次，在野外實習階段，學生分組觀察和討論，并與國外同學交流，帶隊教師根據學生每天的總結匯報，對研究課題進一步明確或做適當的調整，分組成員也可以根據課題方向與內容的調整而做動態的調換，經過多次討論和調整后，最終確定課題的任務和研究計劃，匯總相關素材，為下一步工作做好準備。最后，在實習結束后，各小組先后在實習隊、返校后在院系和學校層面分別進行實習匯報，提交實習報告。對于研究課題，根據學科方向在院系選擇相應的輔導教師，由帶隊教師、輔導教師組成聯合指導小組，制訂專門的研究計劃和方案，開展室內分析測試，讓學生親身參與創新科研實踐。在完成相應的研究課題后，組織研究成果匯報會，并在國內外期刊發表相關研究成果。

“三結合”則是在上述的野外實踐和室內研究過程中，堅持教學與科研相結合、學術交流與人文交流相結合、學術能力與自理能力提升相結合的原則。（1）教學與科研相結合。國際化大地學聯合實習的本質仍然是本科生野外教學，其根本是要鞏固學生的專業知識，拓寬知識面，加深學生對基本地學原理的理解，加強學生的野外工作技能。但與此同時，國際化大地學聯合實習又超越了傳統的本科教學和野外實踐，是在“三基”教育的基礎上進一步提升，訓練學生的地球系統科學思維和全球化視野，培養學生的問題意識和提高學生運用專業知識解決復雜地學問題的綜合能力，因此需要讓學生親身參與創新科研過程，從實習基地建設、教學內容設計到教學過程，都要貫穿教學與科研相結合的思路。（2）學術交流與人文交流相結合。在大地學聯合實習中，不僅強調不同專業師生之間的專業交叉交流與學術思想碰撞，還要注重中外不同文化歷史的交流互鑒，提高學生的自我表達能力，增進了解包容和建立友誼，提升學生的人文素養和道德品質，做到全方位成長成才。（3）學術能力與自理能力提升相結合。通過學生自我組織，分工合作，在大地學聯合實習過程中，充分調動學生的主觀能動性和主人翁意識，不僅在專業學術方面取得進步，同時在自我管理能力、互助意識、公共服務能力方面得到實質訓練和提升。

基于該“三三三”模式的國際化大地學綜合野外實習，促使學生不斷擴展全球化視野、拓寬專業知識面、活躍學術思維、增強問題意識、提高解決問題能力（見圖1），為學生快速成長為新時代地質學拔尖創新人才奠定了堅實基礎。

五、成效和結語

經過10多年的課程建設和教學實踐，國際化大地學綜合野外實習的教學內容和教學條件業已完備，教學模式日趨成熟。通過這種教學模式培養的地質學本科人才表現出更廣闊的國際視野，解決全球性復雜科學問題的能力明顯提高，出國深造和就業競爭力也顯著提升，畢業生成才速度快、成材率高。近10年畢業的學生中，有“劉東生優秀青年獎”等獎項的獲得者，還有成為地質學最年輕的國家杰青入選者等，均為國際化實踐教學改革的受益者。

南京大學國際化大地學綜合野外實習是國內高校較早在境外開展的地學實習項目，在全國高校起到引領示范作用。北京大學和中國科學院大學等高校師生先后前往中法阿爾卑斯野外實習基地開展實習。受此模式啟發，北京大學、中國地質大學（武漢）、中國科學技術大學以及C9高校聯盟等也都相繼開展了類似的國際化聯合實習。此外，該模式在國外也引起了很大反響，美國加州理工學院、戴頓大學、愛荷華大學和俄羅斯伊爾庫茨克大學等先后派師生來華合作，共同在天山和南京周邊開展聯合野外教學。近年來，大地學綜合實習模式還延伸到南京大學其他學科，受到廣泛關注。由此可見，國際化大地學綜合實習在地球系統科學時代新型地質學人才培養過程中發揮了重要作用，得到了實踐檢驗。

參考文獻：

[1] 陳駿. 地球系統科學——跨學科專業建設與拔尖創新人才培養[J]. 中國大學教學，2017（3）：4-7，55.

[2] 王寶軍，茆雅鳳. “雙一流”建設與大類招生改革背景下南京大學地學人才培養思考[J]. 中國地質教育，2018（4）：1-4.

[3] 王博，舒良樹，解國愛，等. 教改新形勢下如何提高《普通地質學》野外教學質量的思考[J]. 教育教學論壇，2013（8）：99-101.

[4] 舒良樹，王博，茆雅鳳. 新形勢下教師的新使命——“普通地質學”課程思政建設體會[J]. 教育教學論壇，2021（1）：13-16.

[5] 舒良樹，王博，茆雅鳳. 培養德識雙馨的國家棟梁之才——《普通地質學》課程教學有感[J]. 高校地質學報，2022（3）：294-301.

[6] 王寶軍，陳駿，胡文瑄. 基于地球系統科學理念的新型地質學人才培養改革[J]. 中國大學教學，2022（8）：27-30.

[7] 陳駿，胡文瑄，李成. 地質學實踐教學現狀分析與對策[J]. 中國地質教育，2007（1）：133-139.

[8] 周新民. 中國地質教學之我見[J]．中國地質大學學報（社會科學版），2002（2）：51-52.

[9] 趙曦，劉耀林，劉艷芳，等. 綜合性大學野外實踐教學模式初探：以武漢大學廬山地理野外綜合實習為例[J]. 高等理科教育，2008（3）：121-124.

[10] 王建，白世彪，趙業思，等. 以問題為導向的野外實踐教學：以中奧地理學聯合實習為例[J]. 中國大學教學，2014（3）：85-88.

[11] 王穎，鹿化煜，胡文瑄，等. 加強地球系統科學教育 培養一流地學人才[J]. 中國大學教學，2009（8）：11-12，85.

[12] 王穎. 關于地球科學教育發展的建議[J]. 中國大學教學，2010（12）：17-18， 70.

[13] 柯長青，王博，郭維棟，等. 新西蘭地球科學國際化野外實習探究[J]. 高等理科教育，2020（154）：120-123.

[責任編輯：余大品]

王 博，南京大學地球科學與工程學院教授。